مطالعه تجربي اثر پودر آلومينيوم نانو ساختار بر خواص يك PBX پايه HMX

Experimental Study on the Effect of Nano-Structured Aluminum Powder on the Properties of an HMX-Based PBX

پودر آلومينيوم از اجزاي رايج مواد پرانرژي است. با كاهش اندازه ذرات، نسبت سطح به حجم افزايش ‌يافته و در نتيجه واكنش ‌پذيري اين فلز بهبود مي‌يابد. در اين تحقيق اثر به‌كارگيري نوعي پودر آلومينيوم نانو ساختار بر خواص فيزيكي، حرارتي، مكانيكي و عملكردي يك ماده منفجره پلاستيكي بر پايه HMX بررسي شد. نتايج نشان داد كه جايگزين كردن پودر آلومينيوم نانو ساختار به‌ جاي پودر ميكرونيزه در فرمولاسيون، چگالي تجربي نمونه را به ميزان 5/2 % افزايش مي‌دهد. اين جايگزيني همچنين موجب افزايش سختي و استحكام كششي نمونه به ترتيب تا Shore D 18و MPa 67/0 مي‌شود؛ اما مقدار كرنش در نقطه شكست از 5/10 به 8/9 درصد كاهش مي ‌يابد. بررسي رفتار حرارتي نمونه‌ها به روش DSC نشان‌دهنده اثر كاتاليستي پودر آلومينيوم نانو ساختار بر دماي انتقال فاز و دماي تجزيه خود به‌ خودي ماده منفجره HMX است. اين اثر كاتاليستي حساسيت به ضربه تركيب انفجاري را حدوداً 7/7 درصد افزايش مي‌دهد. در آزمون عملكردي به روش ايجاد دندانه در صفحه، مشخص شد كه استفاده از پودر آلومينيوم نانو ساختار تاثير قابل‌ توجهي در بهبود مشخصات انفجاري خرج PBX ندارد.

Aluminum powder is a common ingredient in energetic materials. Reactivity of this metal can be improved by reducing the particle size, due to their larger surface/volume ratio. In this research, the effects of nano-structured aluminum powder on physical, thermal, mechanical and explosive characteristics of an HMX-based PBX is investigated. The results have indicated that the experimental density increased up to 2.5 percent by replacement of the nano-structured aluminum powder instead of micronized aluminum. It has also been shown that this replacement caused the enhancement of hardness and tensile stress to 18 Shore D and 0.67 MPa, respectively. On the other hand, the elongation at maximum stress decreased from 10.5 to 9.8 percent. Furthermore, a catalytic effect has been shown in phase transition and self-decomposition temperatures of HMX in DSC analysis. This catalytic effect increased the impact sensitivity of composition up to 7.7 percent. Based on comparative dent test, it is established that the nano-structured aluminum powder has no considerable effect on detonation characteristics of PBX charge.